(57)【要約】【課題】  ブロック剛性の低下や溝体積の減少を伴うことなく、かつ金型の製作を困難にすることなく、溝内の流体抵抗を低減して排水性を向上することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  トレッド１に主溝２及びラグ溝３を有する空気入りタイヤにおいて、少なくともタイヤ周方向に延びる主溝２の内面に、任意の表面粗さを有する基準領域５と、該基準領域５よりも表面粗さが粗い粗面領域６とを、溝長手方向に沿って延長しつつ該溝長手方向と交差する方向に交互に配置するように設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドに溝を有する空気入りタイヤにおいて、少なくともタイヤ周方向に延びる溝の内面に、任意の表面粗さを有する基準領域と、該基準領域よりも表面粗さが粗い粗面領域とを、溝長手方向に沿って延長しつつ該溝長手方向と交差する方向に交互に配置するように設けた空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記粗面領域を、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維及び多孔質無機物から選ばれた少なくとも１種を含む材料を前記溝の内面に塗布することで形成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記粗面領域の幅を０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとし、前記粗面領域の間隔を０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとした請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記粗面領域における最大高さＲｚが２０μｍ〜６００μｍである請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
帯状に押し出された未加硫のトレッドゴム部材の表面に、表面粗さを粗くする材料をタイヤ周方向となる向きにストライプ状に塗布した後、前記トレッドゴム部材をトレッドに配置した未加硫タイヤを成形し、前記トレッドに対して少なくともタイヤ周方向に延びる溝を成形する成形骨を備えた金型内で前記未加硫タイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法。
【請求項６】
前記表面粗さを粗くする材料が、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維及び多孔質無機物から選ばれた少なくとも１種を含む請求項５に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トレッドに溝を有する空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、溝内の流体抵抗を低減して排水性を向上するようにした空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤにおいては、排水性を高めてウエット路面でのハイドロプレーニング現象の発生を確実に防止することが望まれている。このようなハイドロプレーニング現象の発生を防止するには、溝内に侵入した水を速やかに排出することが重要である。そのため、従来の空気入りタイヤでは、トレッドにおける溝の配置や溝壁の形状に様々な工夫が施されている。
【０００３】
例えば、主溝の壁面に溝長手方向に対して平行に延びる細溝や突条を設けたり、主溝の壁面を鮫肌形状に加工することで、その壁面形状による整流作用に基づいて流体抵抗を低減し、排水性を向上することが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかしながら、溝の壁面に立体的な形状を加工した場合、ブロック剛性の低下や溝体積の減少を伴うという問題がある。また、金型製作時の難易度が高くなるため、その製作時間が長くなり、その製作コストが増大するという問題がある。
【特許文献１】特開２００３−６３２１３号公報
【特許文献２】特開２０００−３６８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ブロック剛性の低下や溝体積の減少を伴うことなく、かつ金型の製作を困難にすることなく、溝内の流体抵抗を低減して排水性を向上することを可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を解決するための本発明の空気入りタイヤは、トレッドに溝を有する空気入りタイヤにおいて、少なくともタイヤ周方向に延びる溝の内面に、任意の表面粗さを有する基準領域と、該基準領域よりも表面粗さが粗い粗面領域とを、溝長手方向に沿って延長しつつ該溝長手方向と交差する方向に交互に配置するように設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の空気入りタイヤの製造方法は、帯状に押し出された未加硫のトレッドゴム部材の表面に、表面粗さを粗くする材料をタイヤ周方向となる向きにストライプ状に塗布した後、前記トレッドゴム部材をトレッドに配置した未加硫タイヤを成形し、前記トレッドに対して少なくともタイヤ周方向に延びる溝を成形する成形骨を備えた金型内で前記未加硫タイヤを加硫することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
通常、タイヤの溝内において、水は乱流により不規則な流れを形成し、溝内面から水が剥離するとき流体抵抗が大きくなる。一方、水は境界面での流れに速度差を生じると、速い水流が遅い水流を巻き込むようにして渦流を形成し、この渦流により境界面からの水の剥離が抑制されて流体抵抗が減少することが知られている。
【０００８】
そこで、本発明では、少なくともタイヤ周方向に延びる溝の内面に基準領域と粗面領域とを溝長手方向に沿ってストライプ状に設けることにより、これら基準領域と粗面領域を有する溝内面に沿って水が通過する際に渦流を発生させ、その渦流の発生によって流体抵抗を低減して排水性を向上するのである。この場合、溝内面には立体的な形状を加工する必要がないので、ブロック剛性の低下や溝体積の減少を伴うことはなく、また金型の製作を困難にすることもない。
【０００９】
上記粗面領域は、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維及び多孔質無機物から選ばれた少なくとも１種を含む材料を溝の内面に塗布することで形成することができる。粗面領域の幅は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとし、粗面領域の間隔は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとすることが好ましい。また、粗面領域における最大高さＲｚ（JIS B0601-2001）は２０μｍ〜６００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜３００μｍであることが更に好ましい。これにより、渦流を効果的に発生させることができる。
【００１０】
一方、本発明の空気入りタイヤの製造方法では、表面粗さを粗くする材料をタイヤ周方向となる向きにストライプ状に塗布したトレッドゴム部材を用いて未加硫タイヤを成形し、その未加硫タイヤを所定の金型内で加硫することにより、上述のようにトレッドの溝内面に基準領域と粗面領域とを設けた空気入りタイヤを簡単に得ることができる。表面粗さを粗くする材料としては、例えば、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維及び多孔質無機物から選ばれた少なくとも１種を含む材料を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示し、図２はその要部を拡大して示すものである。図１に示すように、トレッド１には、タイヤ周方向Ｒに延びる複数本の主溝２と、タイヤ幅方向に延びる複数本のラグ溝３とが形成され、これら主溝２及びラグ溝３によって複数のブロック４が区画されている。
【００１３】
図２に示すように、タイヤ周方向Ｒに沿って延長する主溝２の内面には、トレッド１のベースゴムが露出して任意の表面粗さを有する基準領域５と、該基準領域５よりも表面粗さが粗い粗面領域６（斜線にて図示）とが形成されている。これら基準領域５及び粗面領域６は、主溝２の長手方向に沿って延長し、かつ主溝２の長手方向と交差する方向に交互に配置されている。
【００１４】
このようにタイヤ周方向に延びる主溝２の内面に基準領域５と粗面領域６とを溝長手方向に沿ってストライプ状に設けた場合、水が主溝２の長手方向に流れる際に、境界面（溝内面）において水流に速度差を生じ、速い水流が遅い水流を巻き込むようにして渦流が形成される。この渦流の発生により境界面からの水の剥離が抑制されるので、流体抵抗が減少して排水性が向上する。そのため、ウエット路面におけるハイドロプレーニング現象の発生をより効果的に防止することができる。
【００１５】
上記空気入りタイヤでは、排水性の改善効果を得るに際して、主溝１の内面に立体的な形状を加工する必要がない。従って、溝内面に立体的な形状を加工することに起因して、ブロック剛性の低下や溝体積の減少を伴うことはない。勿論、金型の製作を困難にすることもない。
【００１６】
次に、上述した空気入りタイヤの製造方法について説明する。上記空気入りタイヤを製造する場合、先ず、帯状に押し出された未加硫のトレッドゴム部材の表面に、表面粗さを粗くする材料（塗料）をタイヤ周方向となる向きに所定の幅及び間隔でストライプ状に塗布する。塗料のマトリックスは、特に限定されるものではないが、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素、ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素、アルコール類、グリコール類、エステル類、ケトン類等を用いることができる。
【００１７】
次いで、公知のタイヤ成形方法により、上記塗料を塗布したトレッドゴム部材をトレッドに配置した未加硫タイヤを成形する。即ち、インナーライナー部材、カーカス部材、ベルト部材及びトレッドゴム部材を含むタイヤ構成部材から未加硫タイヤを成形する。一方、トレッドに少なくともタイヤ周方向に延びる溝を成形する成形骨を備えた公知の金型を用意する。そして、この金型内で未加硫タイヤを加硫する。
【００１８】
これにより、タイヤ周方向に延びる溝の内面には、トレッドのベースゴムが露出して任意の表面粗さを有する基準領域と、該基準領域よりも表面粗さが粗い粗面領域とが、溝長手方向に沿って延長しつつ該溝長手方向と交差する方向に交互に存在するように形成される。つまり、塗料を塗布した部分が粗面領域となり、塗料を塗布していない部分が基準領域となる。
【００１９】
表面粗さを粗くする材料としては、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維及び多孔質無機物等を含む材料を使用することができる。つまり、上記粗面領域は、中空ポリマー、膨脹黒鉛、有機短繊維、多孔質無機物等を含む材料を溝内面に塗布することで形成される。特に、中空ポリマー又は膨脹黒鉛を用いることが好ましい。これら中空ポリマー及び膨脹黒鉛は、加硫工程を通して膨脹させることが可能である。
【００２０】
中空ポリマーとしては、熱膨張性マイクロカプセルを使用することができる。この熱膨張性マイクロカプセルは、熱により気化して気体を発生する液体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子であり、この粒子を膨脹開始温度以上の温度、通常１３０〜１９０℃の温度で加熱して膨脹させることで、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封入した中空ポリマーとなる。
【００２１】
このような熱膨張性マイクロカプセルは、例えば、現在、スウェーデンのＥＸＰＡＮＣＥＬ社より商品名「エクスパンセル０９１ＤＵ−８０」または「エクスパンセル０９２ＤＵ−１２０」等として、或いは、松本油脂社より商品名「マツモトマイクロスフィアーＦ−８５」または「マツモトマイクロスフィアーＦ−１００」等として入手可能である。
【００２２】
上記熱膨張性マイクロカプセルの外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、その膨脹開始温度が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上、最大膨脹温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものが好ましく用いられる。そのような熱可塑性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリロニトリルの重合体や（メタ）アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の他のモノマー（コモノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、（メタ）アクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等のモノマーが用いられる。なお、上記熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤で架橋可能にされていても良い。架橋形態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損なわない程度に部分的に架橋していても構わない。
【００２３】
上記熱膨張性マイクロカプセルに内包されて気体を発生する液体としては、例えば、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルのような炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンのような塩素化炭化水素等が挙げられる。
【００２４】
膨脹黒鉛(Expandable Graphite) は、黒鉛粒子の層間に熱により気化する物質を内包する粒子サイズ３０〜６００μｍ、好ましくは１００〜３５０μｍの粉体物質であり、加熱による層間物質の気化によって膨脹して黒鉛膨脹体（又は発泡黒鉛）となる。この膨脹黒鉛は、炭素原子から形成されたシートが層状に重なった構造を有しており、硫酸や硝酸等と共に酸処理（インターカレーション処理）することによって得られる。膨脹処理前は材質が硬いために混合による品質低下が起こり難く、また一定温度にて不可逆的に膨脹するため、タイヤの加硫によってゴムマトリックス内部に空間を伴う異物を容易に形成することができる。しかも、膨脹黒鉛は炭素原子からなる骨格構造を有しているため、ゴムマトリックスやカーボンブラックとの親和性が良好であり、ゴムに添加しても加硫ゴムの耐摩耗性の低下が少ないという利点がある。
【００２５】
上記膨脹黒鉛は公知の材料であり、公知の製法によって製造される。一般的には強酸物質と酸化剤との混合液に黒鉛粒子を浸漬し、インカレーション処理により黒鉛粒子の層間に酸を挿入して製造する。例えば、強酸物質としては濃硫酸、酸化剤としては硝酸が使用され、これにより粒子の層間に硫酸が挿入された膨脹黒鉛が得られる。層間物質に硫酸が用いられた膨脹黒鉛は通常３００℃以上での熱処理によって膨脹するが、層間物質の改質や他の低沸点化合物（例えば硝酸）の使用または併用によって、膨脹開始温度を３００℃以下に下げた膨脹黒鉛が市販されている。
【００２６】
本発明では、膨脹開始温度が１９０℃以下の膨脹黒鉛を用いると良い。このような膨脹開始温度が１９０℃以下の膨脹黒鉛は、例えば、巴工業より米国のＵＣＡＲ  Ｇｒａｐｈｔｅｃｈ社製の商品名「グラフガード１６０１−５０」または「グラフガード１６０１−８０」等として入手可能である。特に本発明では、膨脹黒鉛を加硫工程で膨脹させることが望まれるので、その膨脹開始温度が１２０〜１９０℃、好ましくは１４０〜１７０℃のものを用いると良い。
【００２７】
粗面領域の幅は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとし、粗面領域の間隔（即ち、基準領域の幅）は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍとすると良い。粗面領域の幅が０．１ｍｍ未満であると渦流を発生させる効果が十分に得られず、逆に３．０ｍｍを超えると溝内面に設ける帯状の粗面領域の数が制限されるため渦流を発生させる効果が十分に得られない。一方、粗面領域の間隔が０．１ｍｍ未満であると渦流を発生させる効果が十分に得られず、逆に３．０ｍｍを超えると溝内面に設ける帯状の粗面領域の数が制限されるため渦流を発生させる効果が十分に得られない。
【００２８】
粗面領域における最大高さＲｚは、２０μｍ〜６００μｍであると良い。最大高さＲｚが２０μｍ未満であると渦流を発生させる効果が十分に得られず、また金型を加工することなく最大高さＲｚを６００μｍ超にすることは極めて困難である。
【００２９】
本発明において、基準領域及び粗面領域のストライプは溝内面に形成されるが、溝壁及び溝底のいずれか一方に形成されていても良く、或いは、溝壁及び溝底の両方に形成されていても良い。また、基準領域及び粗面領域のストライプはタイヤ周方向に延びる溝だけでなく、それ以外の溝にも形成することが可能である。
【実施例】
【００３０】
タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６で、トレッドにタイヤ周方向に延びる主溝及びタイヤ幅方向に延びるラグ溝を有する空気入りタイヤにおいて、主溝の内面構造だけを種々異ならせた４種類のタイヤ（従来例１〜３及び実施例）をそれぞれ製作した。
【００３１】
従来例１：
トレッドに対して主溝及びラグ溝を成形する成形骨を備えた通常の金型を用意し、この金型内で未加硫タイヤを加硫した。
【００３２】
従来例２：                                                                      トレッドに対して主溝及びラグ溝を成形する成形骨を備えた通常の金型を用意し、主溝成形骨に多数の微細な突起を加工した後、この金型内で未加硫タイヤを加硫した。その結果、主溝の内面に微細な突起が転写されて深さ０．３ｍｍの微細な窪みが形成された。
【００３３】
従来例３：                                                                      トレッドに対して主溝及びラグ溝を成形する成形骨を備えた通常の金型を用意し、主溝成形骨に多数の微細な窪みを加工した後、この金型内で未加硫タイヤを加硫した。その結果、主溝の内面に微細な窪みが転写されて高さ０．３ｍｍの微細な突起が形成された。
【００３４】
実施例：
トレッドに対して主溝及びラグ溝を成形する成形骨を備えた通常の金型を用意する一方で、表面粗さを粗くする材料をタイヤ周方向となる向きにストライプ状に塗布したトレッドゴム部材を用いて未加硫タイヤを成形し、この未加硫をタイヤ金型内で加硫した。その結果、主溝の内面に基準領域と粗面領域とが形成された。粗面領域は、幅が約１ｍｍ、間隔が約１ｍｍ、最大高さＲｚが１００μｍであった。
【００３５】
これら試験タイヤについて、下記の方法により、直進時ハイドロプレーニング防止性能、ウエット路面での円旋回性能及び金型製作の容易性を評価し、その結果を表１に示した。
【００３６】
直進時ハイドロプレーニング防止性能：
試験タイヤを排気量２５００ｃｃの国産車に装着し、空気圧を２００ｋＰａとし、水深１０ｍｍのプールを備えたテストコース（直進路）において、プールに進入する際の速度を変化させ、タイヤのスリップ率が１０％になったときの速度をハイドロプレーニング発生速度として評価した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど直進時ハイドロプレーニング防止性能が優れていることを意味する。
【００３７】
ウエット路面での円旋回性能：
試験タイヤを排気量２５００ｃｃの国産車に装着し、空気圧を２００ｋＰａとし、水深１ｍｍのプールを備えたテストコース（円旋回路）において、プールに進入する際の速度を変化させ、最大横加速度を生じたときの速度をハイドロプレーニング発生速度として評価した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどウエット路面での円旋回性能が優れていることを意味する。
【００３８】
金型製作の容易性：
金型製作の容易性を評価した。金型製作が従来例１と同程度に容易である場合を「○」で示し、金型製作が従来例１よりも困難である場合を「×」で示した。
【００３９】
【表１】
2005343282.tif 000003
【００４０】
この表１に示すように、実施例のタイヤは金型の製作が容易であると共に、従来例１のタイヤに比べて直進時ハイドロプレーニング防止性能及びウエット路面での円旋回性能が優れていた。一方、従来例２，３のタイヤは金型の製作が困難であり、また実施例のタイヤに比べて性能面でも劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。
【図２】図１のトレッドパターンの要部を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  トレッド
２  主溝
３  ラグ溝
４  ブロック
５  基準領域
６  粗面領域
【図１】
2005343282.tif 000004
【図２】
2005343282.tif 000005